湿法电除尘方案.ppt

1、湿法电除尘（雾）WESP技术培训,培训目标,一、了解除尘器的定义和类别 二、掌握电除尘器工作原理 三、熟悉电除尘器基本结构 四、掌握湿法电除尘器的基本结构和主要部件 五、掌握电除尘器术语 六、图纸,一、除尘器的定义和类别,全球污染最高的在北非和中国的华北、华东、华中全部，群众对灰霾天气习以为常,中国已成为世界上大气污染最严重的国家之一,电厂、石化等等工业大气污染 汽车等交通工具污染 建筑等扬尘污染 ,阴霾天气,大气过度污染,截止2012年底，我国尘肺病累计发病60余万例，死亡人数超过14万例，病死率为24 我国呼吸系统疾病、尘肺病、冠心病等人数目增长速度居世界之首 ,要命的空气！,浙江省PM2

2、.5粉尘的治理目标是到2015年，PM2.5浓度降至60微克/立方米，到2020年，PM2.5浓度降至50微克/立方米,人类需要洁净的空气.,国务院、省政府明确提出PM2.5粉尘治理目标,复合微细颗粒物分级除尘技术研发，刻不容缓,1除尘器的定义,任意形状与任何密度的固体粉尘或液滴，大小在10-3 103m之间，与气体介质一起所组成的气态分散体系称为气溶胶（俗称含尘气体）。 把气溶胶中固相粉尘或液相雾滴从气体介质中分离出来的过程称为除尘过程（亦称为分离捕集过程）。 将气溶胶中的粒子从气体介质中分离出来并加以捕集的装置统称为除尘器。,8,2除尘器的分类,9,10,3除尘器的性能指标,（1）处理气体

3、的流量 （2）除尘器的压力损失 技术性能指标 （3）除尘效率 （4）设备基建投资与运行管理费用 （5）使用寿命 经济性能指标 （6）占地面积或占用空间体积,（1）粉尘的形状 ：粒子的外形 （2）粉尘的粒径：颗粒在某方向与同质有相同特性的球体的直径 （3）粉尘的分散度：粉尘粒径的分布 （4）粉尘的密度： 真密度不考虑颗粒间空隙的实有密度。 堆积密度自然堆积时单位体积的质量。 （5）粉尘的安息角 （堆积角/休止角）：自漏斗连续落到平板上自然形成的圆椎体母线与水平面的夹角。 （6）粉尘的磨损性：粒子冲击器壁或与壁面摩擦产生的磨损。,4粉尘的性质,（7）粉尘的黏附性：粉尘之间存在黏附力（分子力、毛细黏

4、附力、库仑力）而形成团聚的性质。 （8）粉尘的荷电性质：由于摩擦和电场的作用而荷电的能力。 （9）粉尘的比电阻：每平方厘米面积上厚度为1cm的粉尘层，沿厚度方向测得的电阻值，cm （10）粉尘的成分：粉尘的化学成分。 （11）粉尘的浸润性：粉被水浸润的现象（用浸润速度表示，亲水性粉尘/疏水性粉尘） （12）粉尘的爆炸性：遇明火、高温、摩擦可能发生爆炸的特性。 （13）粉尘的放射性：原生放射性和次生放射性,5我国燃煤电厂除尘技术的发展与应用,1995年之前湿式除尘器为主 1995年至今电除尘器为主 2000年之后布袋除尘器的应用受到重视,14,二、电除尘器工作原理,双区电除尘器,单区电除尘器,含

5、尘气体,清洁气体,集尘板（+）,电晕线(一),粒子荷 电和放电在同一个电场中进行,荷电段,集尘段,电晕线,集尘板（-） 高压板（+）,电晕放电 粉尘荷电 粉尘运动,放电金属线 电晕极,含负离子区,电晕区,金属管 集尘极,三步曲,1电晕放电,1.1 电晕放电机理 金属丝放出的电子迅速向正极移动，与气体分子撞击使之离子化 气体分子离子化的过程又产生大量电子雪崩过程 远离金属丝，电场强度降低，气体离子化过程结束，电子被气体分子捕获 气体离子化区域电晕区 自由电子和气体负离子是粒子荷电的电荷来源,22,23,1.2 起始电晕电压-开始产生电晕电流所施加的电压 管式电除尘器内任一点的电场强度 起始电晕电

6、压与烟气性质和电极形状、几何尺寸等因素有关，起始电晕所需要电场强度（皮克经验公式） 一空气的相对密度 m导线光滑修正系数，无因次，0.5m1.0 对于清洁的光滑圆线m=1，实际可取0.60.7,r-距电晕线中心的距离 a-电晕线半径 b-管式电除尘器的半径 V-施加于电晕线与集电极之间的电压,在r=a时 （电晕电极表面上），起始电晕电压 ：,=T0P/TP0 P0、T0为标况下的大气压（1atm）和温度（298K）； T、P为运行状况的温度和空气压力； 可见，起始电晕电压可以通过调整电极的几何尺寸来实现。 电晕线越细，起始电晕所需要的电压越小。,板式电除尘器： 式中：c两个电晕极之间的半径，m

7、； a电晕极半径，m； b电晕极到集尘极的距离。,正、负电晕极在空气中的电晕电流一电压曲线,电晕区范围逐渐扩大致使极间空气全部电离-电场击穿；相应的电压-击穿电压 在相同电压下通常负电晕电极产生较高的电晕电流，且击穿电压也高得多 工业气体净化倾向于采用稳定性强，操作电压和电流高的负电晕极； 空气调节系统采用正电晕极，好处在于其产生臭氧和氮氧化物的量低,1.3 影响电晕特性的因素 电极的形状、电极间距离 气体组成、压力、温度 不同气体对电子的亲合力、迁移率不同 气体温度和压力的不同影响电子平均自由程和加速电子及能产生碰撞电离所需要的电压 气流中要捕集的粉尘的浓度、粒度、比电阻以及在电晕极和集尘极

8、上的沉积 电压的波形,两种机理 电场荷电或碰撞荷电-离子在静电力作用下做定向运动，与粒子碰撞而使粒子荷电 扩散荷电-离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程；依赖于离子的热能，而不是依赖于电场 粒子的主要荷电过程取决于粒径 对于d0.5m的微粒，以电场荷电为主 对于d0.15m的微粒，以扩散荷电为主 对于粒径介于0.150.5 m之间的粒子，则需要同时考虑这两种过程。,2粒子荷电,2.1 电场荷电,粒子获得的饱和电荷,（2） 影响电场荷电的因素 粒径dp和介电常数 电场强度E0和离子密度N0 一般粒子的荷电时间仅为0.1s，相当于气流在除尘器内流动1020cm所需要的时间，一般可以认为粒子进入除尘器

9、后立刻达到了饱和电荷,与电场电荷过程相反，不存在扩散荷电的最大极限值（根据分子运动理论，不存在离子动能上限） 荷电量取决于离子热运动的动能、粒子大小和荷电时间 扩散荷电理论方程,2.2 扩散荷电,处于中间范围 （0.150.5m）的粒子，需同时考虑电场荷电和扩散荷电,根据Robinson的研究，简单地将电场荷电和扩散荷电的电荷相加，可近似地表示两种过程综合作用时的荷电量，与实验值基本一致,2.3 电场荷电和扩散荷电的综合作用,2.4 异常荷电现象,反电晕：沉积在集尘极表面的高比阻粒子导致在低电压下发生火花放电或在集尘极发生反电晕现象，通常当比电阻高于21010欧姆厘米时，较容易发生火花放电或反

10、电晕，破坏了正常电晕过程。 电晕闭塞 当含尘量大于某一数值时，电晕现象消失，尘粒在电场中得不到电荷，电晕电流几乎减小到零，失去除尘作用，即电晕闭塞。,在电晕区内，气体正离子向电晕极运动的路程极短，因此它们只能与极少数的尘粒相遇并使之荷正电，而沉降在电晕极上；在负离子区内，大量荷负电的粉尘颗粒在电场力的驱动下向集尘极运动，到达极板失去电荷后便沉降在集尘极上。,3粉尘沉积,电晕极的清灰一般采用机械振动的方式。集尘极清灰方法有在干式和湿式除尘器中是不同的。 在干式除尘器中，沉积在集尘极上的粉尘是由机械撞击或电极振动产生的振动力清除的。 在湿式除尘器中，则采用水冲洗的形式清除。,4粉尘的清除,三、电除

11、尘器的基本结构,1管式电除尘器和板式电除尘器,1.1单管电除尘器示意图,1.2多管电除尘器示意图,1.3板式电除尘器示意图,立式电除尘器示意图,卧式电除尘器示意图,2立式和卧式电除尘器,3单区和双区电除尘器,44,板式单区电除尘器示意图,板式双区电除尘器示意图,干式电除尘器示意图,湿式电除尘器示意图,4干式和湿式电除尘器,四、湿法电除尘器的基本结构和部件,第一台除尘器是WESP，由Dr.Cottrell 1907年提出；,WESP最初是用来收集SO3酸雾；,第一台干式除尘器是由Detroit Edison1922年首先应用；,从1970年后WESP广泛用于大气污染物综合治理；,目前已经在欧美和

12、日本已经获得推广应用；,1湿法电除尘器的基本结构,为什么要采用湿法除尘器？,湿法去除PM2.5、SO3和重金属效率高； 浊度能够降低至5%； 没有振打等机械部件，内部维护少； 不存在破袋、二次污染等环境问题。,可以减少酸性气体对除尘器的腐蚀； 不用收集大颗粒； 烟气温度低，不需考虑烟气结露问题； 体积小，可以模块化设计；,WESP位于脱硫终端处理设备：,水雾与粉尘凝聚 粉尘与水雾荷电； 荷电后粉尘收集到极板； 水膜冲洗极板,不受比电阻影响,无二次扬尘,极板无粉尘堆积,无振打运动部件,脱除SO3酸雾，减少烟囱腐蚀,有效捕集PM2.5,高效可靠,多污染物同时去除,烟气温度低、气体 流速高，设备体积

13、小,模块化设计、安装简单,湿法脱硫WESP一体设计 立式WESP,独立WESP设计 卧式WESP,电晕电极,集尘电极,气流分布装置,灰斗（集液槽）,电除尘器本体,高压供电装置,低压自动控制系统,绝缘子加热恒温自动控制系统,电气系统,2湿法电除尘器的主要部件,喷淋设备,喷淋循环泵,碱罐与计量泵,循环水池,清灰与水循环设备,2.1电晕电极 对电晕电极的基本要求： 起晕电压低； 放电强度高，电晕电流大； 机械强度高，耐腐蚀； 能保证准确的极间距； 易清灰。,a.圆形线 b.星形线 c.锯齿线 d.芒刺线,电晕线固定方式 重锤悬吊式 管框绷线式,2.2 集尘极 对集尘电极的要求是： 有利于粉尘在板面上

14、沉积，二次扬尘小； 易于清灰，形状简单; 易于制造并有足够的刚度和强度。 集尘极型式: 管式 板式,58,a）圆管式 （b）蜂窝式 （c）郁金花状,59,（a）小C板 （b）波纹板 （c）CW形板 （d）ZT形板 （e）棒帏形板 （f）Z形板 （g）480C形板 （h）735C形板,2.3 电除尘器高压供电装置,（1）电除尘器高压供电装置的作用 向电除尘器施加高压电流和电压，提供烟气粉尘荷电电荷和收集粉尘的电场力。 高压供电装置是组成电除尘器的关键设备之一。,1）升压变压器 将工频380V或220V交流电压升到除尘器所需的高电压，通常为5060kV。 极板间距加大，要求的电压也相应增高，现已有

15、电除尘器的电压提高到了80200KV以上。,静电除尘器升压变压器,2）整流器 整流器的作用是将高压交流电变为直流电。 目前多采用半导体硅整流器。 高频开关电源SIR输出功率比可控硅工频相控整流电源T/R要高出56，从而减少了粉尘排放浓度，提高了除尘效率。,烟气的温度、湿度、烟气量、烟气成份及含尘浓度等工况条件是经常变化的，这些变化直接影响到电压、电流的稳定性。因而要求供电装置随着烟气工况的改变而自动调整电压的高低（称之为自动调压），使工作电压始终在接近于击穿电压下工作，从而保证除尘器的高效稳定运行。 目前采用的自动调压的方式有：火花频率控制，火花积分值控制，平均电压控制，定电流控制等。,静电除

16、尘器控制装置,2.4 电除尘器高压供电装置,五、电除尘器术语,（1）台：有独立壳体的除尘器为一台 （2）室：在电除尘器内部由外壳（或隔墙）所围成的一个气流的流通空间称为室。单室、双室电除尘器。 （3）电场：沿气流流动方向将各室分为若干区，每一区有完整的收尘极和电晕极，并配以相应的一组高压电源装置，每个独立区称为收尘电场。卧式电除尘器一般设有两个、三个或四个电场。 （4）电场高度（m）：一般将收尘极板的高度减去上下两端夹持端板称为电场高度。 （5）电场通道数：电场中两排极板之间的空间称为通道，电场中的极板总排数减一称为电场通道数。 （6）电场宽度（m）：一般将一个电场最外侧两个收尘板中心平面之间

17、的距离，称作电场宽度。,（7）电场截面（m2）：一般将电场高度与电场宽度的乘积称为电场截面。是表示电除尘器规格大小的主要参数之一。 （8）电场长度（m）：在一个电场中，沿气流方向一排收尘极板的长度（即每排极板第一块极板的前端到最后一块极板末端的距离）称作单电场长度。沿气流方向各个单电场长度之和，称作电除尘器的总电场长度，简称电场长度。 （9）处理烟气量（ m3/s ）：即被净化的烟气量。 （10）电场风速（m/s）：烟气在收尘电场中的平均流动速度，称为电场风速。 （11）停留时间（s）：烟气流经电场长度所需要的时间称为停留时间。,（12）收尘极板面积（m2）：指收尘极板的有效投影面积。每一排收

18、尘极板的收尘面积为电场长度与电场高度乘积的2倍。每一个电场的收尘面积为一排极板的收尘面积与电场通道数的乘积。一个室的收尘面积为单电场收尘面积与该室电场数的乘积。一台电除尘器的收尘面积为单室收尘面积与室数的乘积。 （13）比收尘面积（m2s/m3）：单位流量的烟气所分配到的收尘面积称为比收尘面积。它等于收尘极板面积（m2）与烟气流量（m3/s）之比。 （14）驱进速度（cm/s）：荷电悬浮尘粒在电场力作用下向收尘极板表面运动的速度称为尘粒的驱进速度。它与电场强度、空间电荷密度、粒子性质等多种因素有关，因此不同粒子的驱进速度悬殊很大。 （15）除尘效率（）：含尘烟气流经除尘器时，被捕集的粉尘量与原

19、有粉尘量之比称为除尘效率。除尘效率是除尘器运行的主要指标。,（16）一次电压（V）：输入到整流变压器初级的交流电压。 （17）一次电流（A）：输入到整流变压器初级的交流电流。 （18）二次电压（kV）：整流变压器输出的直流电压。 （19）二次电流（mA）：整流变压器输出的直流电流。 （20）电晕放电：在相互对置着的电晕极（放电极）和收尘电极之间，通过高压直流电建立起极不均匀的电场，在电晕线（或芒刺尖端）附近的场强最大。当外加电压升到某一临界值（即电场达到了气体击穿的强度）时，在电晕极附近很小范围内会出现蓝白色辉光并伴有咝咝的响声，这种现象称为电晕放电。外加电压越高，电晕放电越强烈。 （21）电

20、晕电流：发生电晕放电时，在电极间流过的电流叫电晕电流。,（22）火花放电：在产生电晕放电之后，当极间的电压继续升高到某一值时，两极间产生一个接一个的、瞬时的、通过整个间隙的火花闪络和劈啪声，闪络是沿着各个弯曲的、或多或少成枝状的窄路贯通两极，这种现象称为火花放电。 （23）电弧放电：在火花放电之后，若再提高外加电压，就会使气体间隙强烈击穿，出现持续的放电，爆发出强光和强烈的暴烈声并伴有高温。这种强光会贯穿电晕极与收尘极间的整个间隙。它的特点是电流密度很大，而电压降很小。这种现象就是电弧放电。 （24）电晕功率：是输入到电除尘器的有效功率，它等于两极间的平均电压和平均电晕电流的乘积。 （25）伏安特性：电除尘器运行过程中，电晕电流与施加电压之间的函数关系称为伏安特性。,（26）空载伏安特性：电除尘器未通入烟气时电场中仅为空气介质时的伏安特性称为空载伏安特性。 （27）负载伏安特性：电除尘器在运行情况下，电场为烟气介质时的伏安特性称为负载伏安特性。 （28）气流分布：是反映电除尘器内部气流均匀程度的一个指标。它一般是通过测定电除尘器入口截面上的气流速度分布来确定的。 （29）阻力：电除尘器入口和出口烟道内部烟气的平均全压之差，称为电除尘器的阻力。一般电除尘器的阻力约为100300 Pa； （30）含尘浓度：每单